变废为暖：数据中心如何为未来的城市供暖

摘要：Aecom 帮助在伦敦西部开发了一个大型能源中心，该中心将通过热网将数据中心的废热输送到 10,000 个新家庭和现有企业。该公司的 Asad Kwaja 着眼于设计背后的“架构”

Aecom 帮助在伦敦西部开发了一个大型能源中心，该中心将通过热网将数据中心的废热输送到 10,000 个新家庭和现有企业。该公司的 Asad Kwaja 着眼于设计背后的“架构”

发布于 2025 年 3 月

项目团队参观了 Odense Heat Network，了解了一个利用数据中心废热的热网。左起：OPDC 高级项目经理 Liam Caulfield 和项目总监 Davena Wilson;Aecom 副总监 Asad Kwaja 和技术总监 Anthony Riddle

能源行业正在发生重大转变：热能电气化以及人工智能（AI）和云计算的快速增长。向电加热的过渡在减少对化石燃料的依赖方面发挥着关键作用，而人工智能和云技术的进步正在改变我们的工作、学习和联系方式。

人工智能所需的大量计算机能力导致英国数据中心领域的快速增长，而电气化正在推动热网的复兴，政府认为这是一种可扩展且高效的供热脱碳解决方案。

政府即将推出的热网分区政策旨在通过确定网络可能是供热脱碳成本最低的解决方案的区域来支持增长。

机会

数据中心和热网之间的协同作用带来了重大机遇。数据中心内的服务器消耗的每一个电力电子最终都会转化为热量，其中大部分目前被浪费并释放到大气中。

当您考虑到数据中心内的组件可以达到 85°C 时，这些设施可以被视为巨大的电锅炉。捕获这些废热并将其整合到热网中可以将这种副产品转化为宝贵的资源。

数据中心连接的热网络的回收温度范围从 20°C（风冷）到高达 60°C（液冷），与典型的低碳热解决方案（如空气源热泵）相比，其效率要高得多。

持续获得低品位热量是低碳网络的基本要求，低碳网络使用热泵和制冷循环有效地将热量“转移”成更有用的形式。

数据中心越来越被认为是热网发展的关键贡献者，政策和行业的发展势头越来越大。英国政府最近采取措施支持这一机会，并正在资助伦敦西部的热网，该网络将使用附近数据中心的大量废热。

绿色热网络基金（GHNF）的资金用于 Old Oak 和 Park Royal Development Corporation （OPDC）开发 Old Oak Park Royal 能源网络（Open）1.从构思到任命交付和融资合作伙伴，Aecom 一直引领 Open 的发展，这些合作伙伴很快就会参与完成网络的商业化和建设。

OPDC由伦敦市长设立，以确保旧橡树机会区的再生，该区域横跨伦敦三个行政区：伊灵、布伦特和哈默史密斯&富勒姆。Old Oak 的新铁路交汇处促进了重建，该换乘站将连接 HS2、Crossrail 和伦敦地铁。在接下来的 20 年里，该地区将建造 25,500 套房屋，该地区还拥有众多现有企业和仓库，是欧洲新建筑密度最高的地区之一。

鉴于其强大的交通连通性、靠近伦敦金融城和高光纤连接，该地区已成为数据中心的热点，更多数据中心正在筹备中。2022 年，西伦敦受到了大量媒体报道，因为据说电力限制（部分由大量数据中心导致）阻碍了新住房的开发。

规划中的住房靠近新的和现有的数据中心，为 Open 的开发创造了条件，预计在 2028 年至 2040 年的五个阶段中，每年将提供高达 95GWh 的热量。这是英国第一个从数据中心大规模收集废热的新建热网，将从两个新站点回收 17MW 的余热，并有可能扩建和连接更多站点。

项目开发

Aecom 于 2022 年开始开展 Open 工作，进行了初步的热图总体规划，并于 2023 年获得了 GHNF 资金。此后，这家咨询公司一直支持开发项目的采购。

Open 是通过 OPDC 提出的首批主要基础设施之一。这在提前规划和预测不断增长的城市发展需求方面有其自身的挑战。

未来的需求会影响网络的“架构”。根据配置评估了两个选项：第 4 代和第 5 代热网（图 1）。

第 5 代热网的优势包括能源共享、分配工厂以及更多地在本地提供供暖和制冷，而第 4 代热网则通过低温网络集中工厂和分配。

影响配置的一个关键因素是由于土地的高开发价值而可用的空间有限。在第 5 代热网中将工厂分布在多个能源中心——分布式能源中心（DEC） ——也会增加风险，并对新的和现有的开发商提出额外的要求，以适应热泵及其相关的电力要求。

当新数据中心的本地站点出售时，我们决定这将是集中式能源中心（EC）的理想位置，我们决定采用第 4 代热网络来连接 Open 中的建筑物。EC 概念设计包含集中式 23MW 水-水热泵、调峰工厂和长达 350m 的3蓄热（以提高弹性并实现部分负载转移）。

一个环境回路连接数据中心和 EC。由于环境回路的流动温度和回流温度之间的 ΔT 很窄，因此需要大直径管道来移动 17MW 的废热。该地区的地面条件具有挑战性;由于地下公用设施密度高，预计空间将受到限制。在这些环境温度下，周围地面的热量损失很低，因此可以使用传统的非绝缘塑料管，从而减少资本支出和隐含碳。第 4 代低温热水（LTHW）管网将使用预保温管道，循环流量为 65°C。编译陈讲运

Open 可能会为一家大型医院供电，该医院在高峰需求期间需要 80°C。医院能源中心设计了一个局部水源热泵，该热泵将使用 65°C 的 LTHW 作为源温度，并将其提高到 85°C。这将为医院节省使用 65°C LTHW 运行所需的大量建筑级升级的中断和成本。

在施工之前，OPDC 将现有的 EC 场地用作社区的循环经济中心，当地组织将把当地的废料重新利用成新产品，如家具、餐具和镶板，然后卖回给社区。

在第一阶段，Open 计划从两个新建数据中心回收高达 17MW 的电力，热量捕获温度约为 24°C。热回收电路在冷冻水回路的回流处串联连接，作为数据中心自身工厂的预冷却器。与设施的总冷却需求相比，供应的热量比例相对较低，这意味着可以全年提供几乎恒定的热量供应。

从技术上讲，促进承购所需的设备并不复杂 - 一对板式换热器、阀门和泵 - 与新设施合作意味着可以从一开始就满足要求。

然而，一个主要的工作领域是围绕哪一方将拥有、运营和维护什么展开商业理解。数据中心具有固有的安全性和正常运行时间要求，因此让运营商在维护访问和控制信号方面对热网的期望感到满意，是开发该项目的关键部分。

供热租赁解决方案的开发是 Aecom 可持续发展和数据中心团队之间的共同努力。

该项目促成了与数据中心开发商的更多对话，以确定热再利用的机会并分享最佳实践。这包括对丹麦和 Odense Heat Network 的团队访问，该网络部分由 Meta 数据中心的 45MW 热能提供服务。

数据中心的增长是全球对数字服务、云计算和 AI 的需求不断增长的结果。随着这些设施的扩建，利用废热创造更可持续建筑环境的机会也在增加。

余热回收的集成必须成为一个标准考虑因素。

通过支持性政策、投资和合作，此类项目可以在实现英国的净零排放目标方面发挥关键作用。